對異步信號進行主備選收無損切換的方法和系統的製作方法
2023-11-10 09:31:12 1
專利名稱：對異步信號進行主備選收無損切換的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種對異步信號進行主備選收無損切換的方法和系統。
背景技術：
業務信息以異步信號形式存在時，因為異步信號之間的時鐘不同步，所以當異步交叉系統對所述異步信號進行主、備選收切換時，常常會損傷所述業務信息。
為了保證在主、備選收切換過程中不損傷業務信息，需要對異步信號作一定的處理大顆粒的並行異步信號進行背板異步映射及背板成幀處理之後，經交叉矩陣空分方式調度，然後定幀對齊，供宿端進行主交叉設備和備交叉設備選收。
由於背板傳送路徑和交叉矩陣的影響，並行異步信號的相位在信號接收端產生一定的差異，這樣就會影響宿端正確接收所述並行異步信號。為了保證宿端能夠正確接收所述並行異步信號，就必須通過定幀對齊單元對齊所述並行異步信號的相位，也就是說，使並行異步信號對齊到一個統一的相位上。上述統一的相位就是為業務信息添加的幀頭位置，當並行異步信號在宿端選收時，在此幀頭位置(即統一的相位位置)進行切換，不會損傷到異步信號中的業務信息，從而保證業務信息的完整性。
現有技術如圖1所示，首先對異步信號進行異步映射，形成具有系統同步的背板同步信號；然後進行成幀處理，使具有系統同步的背板同步信號形成統一成幀結構的背板同步信號；接著經主、備設備雙發分別發送到主備交叉矩陣進行調度處理，隨後在宿端經過定幀對齊單元進行主備信號幀相位對齊(去歪斜處理)，將所有背板信號的幀相位對齊到統一的系統幀信號的相位位置；緊接著依據系統幀信號產生的選擇信號進行統一的主、備信號選收切換；最後對所選收的信號(來自主設備或備設備)進行異步解映射，恢復出原有的業務信息。
由上述可以看出現有技術中，在宿端必須依據系統幀信號產生的選擇信號進行統一的主、備信號選收切換，因此，它不能夠支持人工倒換的主備切換。再者，由於異步信號在宿端經過幀相位對齊之後再進行統一的主、備信號選收切換，所以能夠保證異步信號的主、備選收切換過程在對齊後的幀區域進行，從而保證在進行主備切換時不會損傷到業務信息，進而保證接收到的業務信息的完整性。然而要進行異步信號的幀相位對齊就必須在源端首先將異步信號異步映射為系統同步信號，然後進行成幀處理，使所述異步信號具有統一的系統幀格式。因為源端將異步信號異步映射為系統同步信號，宿端接收設備就需要將所述異步信號異步解映射。就在對異步信號進行異步映射和解映射的正負調整過程中，異步信號的時鐘性能，如抖動性能，受到較大影響。而且，採用這種辦法對異步信號進行主備選收無損切換，設備運行成本較高。
發明內容
鑑於上述現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種在交叉系統中對異步信號進行主備選收切換的方法，該方法能夠保證人工倒換的主備無損切換。
本發明的另一目的是提供一種在交叉系統中對異步信號進行主備選收切換的方法，該方法不僅能夠解決異步信號的時鐘性能(如抖動性能)受到影響的問題，而且能夠降低設備運行成本。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的本發明提供的一種對異步信號進行主備選收無損切換的方法，該方法包括A、源端對異步信號進行成幀處理；B、將成幀處理後的異步信號進行主備雙發並交叉調度處理；C、宿端將接收到的源端發來的經過交叉調度處理後的主備異步信號進行定幀對齊；D、按照主備異步信號定幀對齊後的幀相位，以主備異步信號組為單位進行主備選收無損切換。
該方法還包括步驟E，將選收後的信號恢復出原異步信號的過程。
其中，在所述步驟A之前還包括源端判斷異步信號的傳輸速率是否大於系統支持的速率，若大於，則將異步信號拆分為若干通道並行異步信號，繼續執行步驟A；否則，直接執行步驟A。
其中，所述將異步信號拆分為若干通道並行異步信號的過程進一步包括A01、源端將異步信號進行擾碼；A02、將擾碼後的異步信號輪流寫入若干緩存隊列；A03、從緩存隊列中依次讀出所述擾碼後的異步信號。
其中，所述步驟E具體包括將選收後的信號進行去幀處理，恢復出原異步信號。
其中，所述步驟E具體包括E1、將選收後的信號進行並行信號通道對齊；E2、對各通道的並行信號分別進行去幀處理；
E3、合併各通道並行信號，恢復出原異步信號。
其中，所述步驟C進一步包括C1、宿端對交叉調度處理後的主備異步信號進行時鐘數據恢復；C2、對進行時鐘數據恢復後的信號分別進行搜幀，找到各信號的幀頭相位；C3、將主備異步信號依據幀頭相位的起始位置順序依次寫入先入先出隊列；C4、對齊主備異步信號的幀頭相位，得到幀相位對齊的對齊幀信號；C5、從FIFO中統一讀取主備異步信號。
其中，所述步驟D進一步包括D1、主備切換信號延遲到所述對齊幀信號的幀頭位置，產生切換動作信號；D2、切換動作信號觸發宿端進行主備選收切換。
其中，在所述步驟D1前包括人工下達主備切換命令觸發宿端，產生主備切換信號；或啟動撥板開關動作觸發宿端，產生主備切換信號。
其中，所述步驟E3具體包括將對齊且去幀後的信號分別寫入緩存；從緩存中順序讀出所述信號，得到合併後的擾碼信號；對擾碼信號解擾碼，恢復原有的異步信號。
本發明提供的一種對異步信號進行主備選收無損切換的系統，包括主備雙發單元、交叉調度單元、成幀單元、定幀對齊單元和主備選收切換單元；源異步信號由成幀單元成幀處理後，經主備雙發單元雙發至交叉調度單元進行調度處理，處理後的異步信號由定幀對齊單元進行定幀對齊，然後由切換信號觸發主備選收切換單元按照主備異步信號定幀對齊後的幀相位，以主備異步信號組為單位進行主備選收無損切換。
該系統還包括拆分單元、並行信號通道對齊單元、去幀單元和並行信號通道合併單元；所述拆分單元將異步信號拆分為若干通道並行信號，然後送至成幀單元分別成幀處理；成幀單元處理後的異步信號，經主備雙發單元、交叉調度單元、定幀對齊單元、主備選收切換單元處理，然後由並行信號通道對齊單元進行並行信號通道對齊，送至去幀單元進行去幀處理，經去幀處理後的信號由並行信號通道合併單元進行通道合併，以恢復出原異步信號。
由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所述的方法對異步信號下發主備選收切換命令時，能夠觸發宿端按照主備異步信號定幀對齊後的幀相位，以主備異步信號組為單位進行主備選收無損切換，所以本發明能夠支持人工倒換的主備無損切換。
另外，本發明不需要對異步信號進行異步映射及異步解映射的過程，從而能夠解決異步信號的時鐘性能(如抖動性能)受到影響的問題，而且能夠降低設備運行成本。
圖1為現有技術中交叉系統對異步信號處理的示意圖；圖2為本發明的流程圖；圖3為本發明實施例中ODUk的幀結構示意圖；圖4為本發明實施例中ODU2信號的拆分與成幀示意圖；圖5為本發明實施例中ODU3信號的拆分與成幀示意圖；圖6為本發明主備對齊及主備選收的示意圖；圖7為本發明主備信號對齊位置及主備選收切換位置示意圖；
圖8為本發明實施例中對ODU2並行信號的主備通道分別進行CDR過程的示意圖；圖9為本發明實施例中對ODU2信號分別進行主備對齊過程的示意圖；圖10為本發明實施例中對ODU2信號分別進行並行通道對齊過程的示意圖；圖11為本發明實施例中對ODU2信號分別進行去幀合併通道過程的示意圖；圖12為本發明異步交叉系統的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的具體實施方式
參考圖2，首先執行步驟S201，源端判斷異步信號的傳輸速率是否大於系統支持的速率。
如果異步信號的傳輸速率大於系統支持的速率，則執行步驟S202，將異步信號拆分為若干通道異步信號，具體拆分過程為首先，源端將若干通道異步信號進行擾碼；接著，將擾碼後的異步信號輪流寫入緩存隊列；隨後，從緩存隊列中依次讀出所述擾碼後的若干通道異步信號；最後，對所述擾碼後的若干通道異步信號進行解擾碼並得到若干拆分後的異步信號；然後繼續執行步驟S203。
如果異步信號的傳輸速率不大於系統支持的速率，則直接執行步驟S203。
步驟S203，源端對異步信號進行成幀處理。具體操作為首先，源端對拆分後或不需拆分的異步信號添加幀頭；然後，為添加幀頭後的異步信號建立統一的幀結構。
下面以採用異步調度的OTN系統為例說明信號拆分與成幀的過程，例如假如OTN系統中參與調度的信號為ODUk(k＝1，2，3)，異步交叉矩陣採用異步空分交叉的形式，背板信號顆粒速率為2.5Gbps級別。
ODUk的幀結構如圖3所示，包括幀頭區域(OTUk overhead area；OTUk OH)和幀區域(OPUk area)。
ODUk信號的速率如下ODU1239/238*2.48832Gbps＝2.498775126Gbps；ODU2239/237*9.95328Gbps＝10.037273924Gbps；ODU3239/236*39.81312Gbps＝40.319218983Gbps。
對比背板信號顆粒速率與ODUk顆粒的傳輸速率，可以看出，ODU1顆粒的速率小於2.5Gbps，ODU1為2.5Gbps速率級別，可以直接進行高速接口背板傳送，無需拆分，ODU1的擴展幀頭也可同時用於背板信號的deskew和主備信號切換；大顆粒的ODU2、ODU3的速率大於2.5Gbps，需要拆分，考慮拆分後的各信號通道都增加幀頭(進行同步頭編碼)，用於宿端的去歪斜(deskew)對齊，ODUk信號都需要擴展幀頭(擴展OTUk幀頭區域，OTUkOH區域全『0』)，用於宿端定位ODUk幀起始。
通道拆分數目儘量為2的整數次冪，例如4、16等，其計算規則一般是將信號傳輸速率除以系統支持的最高速率級別。
如圖4所示，對於ODU2信號採用128B/130B編解碼，拆分成4個通道(Lane)；ODU2信號編碼的拆分通道及成幀的方法如下首先，將ODU2信號數據流進行擾碼操作(擾碼形成足夠的『0』、『1』，保證收端的時鐘數據恢復正常)；其次，將擾碼後的數據輪流寫入4個先入先出緩存隊列(FIFO)；然後使用1/4的速率讀出信號數據流；最後為讀出的信號數據流增加同步幀頭(0xf628同步頭)送出，完成信號拆分和成幀。
上述使用1/4的速率讀出信號數據流，通過增加數據流的位寬(4bit)的方法達到了降速率的目的，之後讀出的信號數據流增加同步幀頭輸出。
如圖5所示，對於ODU3信號採用128B/130B編解碼，拆分成16個通道(Lane)；ODU3信號編碼的拆分通道及成幀的方法如下首先，將ODU3信號數據流進行擾碼操作(擾碼形成足夠的『0』、『1』，保證收端的時鐘數據恢復正常)；其次，將擾碼後的數據輪流寫入16個先入先出緩存隊列(FIFO)；然後使用1/16的速率讀出信號數據流；最後為讀出的信號數據流增加同步幀頭(Oxf628同步頭)送出，完成信號拆分和成幀。
同樣，上述使用1/16的速率讀出信號數據流，通過增加數據流的位寬(16bit)，之後讀出的信號數據流增加同步幀頭輸出。
步驟S204，源端將成幀處理後的異步信號主備雙發並交叉調度處理。這一步驟與現有技術雷同，這裡不再作詳細說明。
緊接著執行步驟S205，宿端將交叉調度處理後的主備異步信號定幀對齊。具體定幀對齊操作結合圖6、圖7進行說明。首先，宿端對處理後的主備異步信號進行時鐘數據恢復，如圖6所示，接著對主備異步信號分別搜幀，找到各自信號的幀頭相位(圖7中主通道幀信號和備通道幀信號)；然後主備幀信號分別通過寫地址產生模塊產生寫地址，分別控制FIFO的寫入，保證主備FIFO中存儲的數據是對齊的；由於兩個信號的幀相位因背板傳送延遲差異而不同，所以接著宿端通過幀相位對齊模塊將主備幀信號對齊，在合適的相位位置產生對齊幀信號的幀頭；最後對齊幀信號通過讀地址產生模塊產生讀地址，控制FIFO的讀出，主備FIFO的讀地址相同，這樣得到主備異步信號對齊後的幀相位為相位滯後的幀相位加上一定延遲，假設該延遲為Tdelay，FIFO讀周期為Tfifo，主備幀頭相位差為Tdiffer，則需要滿足下列要求Tfifo≥Tdelay+Tdiffer，
左側Tfifo為定值，由FIFO大小和讀速率決定。Tdiffer值是確定的，在設計時儘量避免主備信號幀相位的差異，當Tdiffer≥Tfifo時系統不可用。Tdelay可以在一定範圍內變化，保證讀地址落後於寫地址。
步驟S206，宿端按照對齊後的主備異步信號幀相位進行主備選收切換。具體操作為首先，人工下達主備切換命令觸發宿端產生主備切換信號或利用撥板開關動作觸發宿端產生主備切換信號；這些產生的主備切換信號因為由外部觸發條件觸發產生，所以稱為外部主備切換信號；然後，外部主備切換信號與所述最後的幀頭相位作用，產生切換動作信號；最後，這些切換動作信號觸發宿端進行主備選收切換動作，切換的位置如圖7所示，即在主備異步信號幀相位對齊的位置，即滯後的幀相位加上一定延遲。
因為每組主備通道信號由源端雙發而來，為同源信號，本發明的主備幀相位對齊和主備切換是每一組主備信號各自進行，所對齊的幀相位由該主備信號組對齊產生，而且選擇動作每組是獨立的，稱之為分布式的主備選收方式。
步驟S207，宿端將選收後的信號恢復為原異步信號。
對於無需拆分的小顆粒異步信號的恢復，宿端只需要將主備選收後的信號進行去幀處理即可，不再詳細敘述。
對於大顆粒異步信號的恢復具體操作為首先，宿端將主備選收後的信號進行並行信號通道對齊；接著，對各並行信號通道的信號進行去幀處理；最後，合併各通道信號。
下面仍以ODU2信號為例，說明宿端對大顆粒異步信號的具體處理過程。首先如圖8所示，執行步驟一，對並行信號的通道(Lane0～3，主備共有8個通道)分別進行時鐘數據恢復(CDR)。然後如圖9所示，執行步驟二，將Lane0～3(主備共8個通道)分別進入主備對齊模塊，產生主備對齊後的Lane0～3數據、Lane0～3時鐘以及Lane0～3幀信號。接著如圖10所示，執行步驟三，對Lane0～3數據分別進行並行通道對齊，產生通道對齊後的Lane0～3的數據。最後如圖11所示，執行步驟四，即去幀合併過程。將對齊後的Lane0～3的數據進行去幀處理後，進行通道合併，以恢復出原大顆粒異步信號，具體通道合併操作為將對齊後並去幀後的並行信號分別寫入FIFO；然後由4倍的速率輪流依次讀出，得到合併後的擾碼ODU2信號；再經過解擾碼操作恢復出原有的ODU2數據流。
本發明提供的異步交叉系統，仍以ODUk異步交叉系統為例，如圖10所示，包括拆分單元311、成幀單元312、主備雙發單元313、交叉調度單元(交叉矩陣)314、定幀對齊單元315、主備選收切換單元316、並行信號通道對齊單元317和並行信號通道合併單元318。
所述拆分單元311用於源端將大顆粒異步信號拆分為交叉調度單元314能夠支持的速率顆粒。即將大顆粒信號通道分拆成多個並行信號通道。
所述成幀單元312，用於將上述每個信號通道獨立成幀，成幀的目的是為了在宿端對異步信號並行信號通道或主備通道進行去歪斜(deskew)處理。
所述主備雙發單元313用於將每個信號通道主備雙發到交叉調度單元314進行處理。
所述定幀對齊單元315，用於在宿端，將交叉調度單元處理後的主備異步信號進行定幀對齊操作。宿端對每一組主備信號分別進行主備信號定幀對齊，對齊到一致的幀相位上。具體為定幀對齊單元，首先是對主備信號分別搜幀，找到各自信號的幀頭相位(波形圖中主通道幀信號和備通道幀信號，兩個信號的幀相位由於背板傳送延遲差異而不同。)，之後幀相位通過FIFO寫地址產生模塊分別產生FIFO寫地址，控制FIFO的數據順序寫入(寫地址起始由各自信號幀相位起始決定)，另外主備幀相位經過幀相位對齊模塊產生對齊的幀相位，由滯後的主或備幀相位的一定延遲得到，讀出的時機由該對齊的幀相位決定，通過讀地址產生模塊產生FIFO讀地址，控制FIFO的讀出，保證讀出的數據幀相位是對齊的。
所述主備選收切換單元316，用於對每組信號通道進行主備選收。選擇的切換動作位置由主備對齊後的幀信號決定，即把主備切換動作按每組主備通道進行切換，切換動作在幀區域位置進行，不損傷業務。具體操作為由人工下達切換命令或拔板開關產生外部主備切換信號，當需要進行主備倒換時，主備切換信號與對齊的幀相位作用，產生選擇器的實際切換動作信號，觸發選擇器進行主備信號選擇，從而保證主備選收切換動作在對齊的主備信號的幀頭位置進行。
由於上述定幀對齊單元315輸出主備信號對齊後的幀相位，在需要進行主備切換時，由人工下發的主備切換命令或啟動拔板開關動作產生的主備切換信號，通過一定延遲進行主備信號切換動作。每組主備信號的主備對齊單元和選收單元獨立工作，獨立進行切換，最終能夠保證系統的主備信號切換在幀頭區域內完成，從而實現系統主備信號切換的無損業務。
並行信號通道對齊單元317和並行信號通道合併單元318用於將選收後的信號恢復為源主備異步信號。具體操作為首先，宿端將選收後的並行信號進行信號通道對齊；接著，對各通道的並行信號進行去幀處理；最後，合併各通道信號。
上述實施例僅僅以OTN異步交叉系統為例說明本發明的技術實施方案，但本發明的異步交叉系統不僅僅限於OTN異步交叉系統，而且大顆粒的通道拆分成幀與對齊合併的方法也不唯一。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求
1.一種對異步信號進行主備選收無損切換的方法，其特徵在於，包括A、源端對異步信號進行成幀處理；B、將成幀處理後的異步信號進行主備雙發並交叉調度處理；C、宿端將接收到的源端發來的經過交叉調度處理後的主備異步信號進行定幀對齊；D、按照主備異步信號定幀對齊後的幀相位，以主備異步信號組為單位進行主備選收無損切換。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括E、將選收後的信號恢復出原異步信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，在所述步驟A之前還包括源端判斷異步信號的傳輸速率是否大於系統支持的速率，若大於，則將異步信號拆分為若干通道並行異步信號，繼續執行步驟A；否則，直接執行步驟A。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述將異步信號拆分為若干通道並行異步信號的過程進一步包括A01、源端將異步信號進行擾碼；A02、將擾碼後的異步信號輪流寫入若干緩存隊列；A03、從緩存隊列中依次讀出所述擾碼後的異步信號。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟E具體包括將選收後的信號進行去幀處理，恢復出原異步信號。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述步驟E具體包括E1、將選收後的信號進行並行信號通道對齊；E2、對各通道的並行信號分別進行去幀處理；E3、合併各通道並行信號，恢復出原異步信號。
7.按照權利要求1至6任意一項所述的方法，其特徵在於，所述步驟C進一步包括C1、宿端對交叉調度處理後的主備異步信號進行時鐘數據恢復；C2、對進行時鐘數據恢復後的信號分別進行搜幀，找到各信號的幀頭相位；C3、將主備異步信號依據幀頭相位的起始位置順序依次寫入先入先出隊列；C4、對齊主備異步信號的幀頭相位，得到幀相位對齊的對齊幀信號；C5、從FIFO中統一讀取主備異步信號。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟D進一步包括D1、主備切換信號延遲到所述對齊幀信號的幀頭位置，產生切換動作信號；D2、切換動作信號觸發宿端按照主備異步信號定幀對齊後的幀相位，以主備異步信號組為單位進行主備選收無損切換。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，在所述步驟D1前包括人工下達主備切換命令觸發宿端，產生主備切換信號；或啟動撥板開關動作觸發宿端，產生主備切換信號。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述步驟E3具體包括E31、將進行通道對齊且去幀後的信號分別寫入緩存；E32、從緩存中順序讀出所述信號，得到合併後的擾碼信號；E33、對擾碼信號解擾碼，恢復原有的異步信號。
11.一種對異步信號進行主備選收無損切換的系統，包括主備雙發單元和交叉調度單元，其特徵在於，還包括成幀單元、定幀對齊單元和主備選收切換單元；源異步信號由成幀單元成幀處理後，經主備雙發單元雙發至交叉調度單元進行調度處理，處理後的異步信號由定幀對齊單元進行定幀對齊，然後由切換信號觸發主備選收切換單元按照主備異步信號定幀對齊後的幀相位，以主備異步信號組為單位進行主備選收無損切換進行主備選收切換。
12.根據權利要求11所述的系統，其特徵在於，還包括拆分單元、並行信號通道對齊單元、去幀單元和並行信號通道合併單元；所述拆分單元將異步信號拆分為若干通道並行信號，然後送至成幀單元分別進行成幀處理；成幀單元處理後的異步信號，經主備雙發單元、交叉調度單元、定幀對齊單元、主備選收切換單元處理，然後由並行信號通道對齊單元進行並行信號通道對齊，送至去幀單元進行去幀處理，經去幀處理後的信號由並行信號通道合併單元進行通道合併，以恢復出原異步信號。
全文摘要
本發明涉及一種對異步信號進行主備選收無損切換的方法和系統，其核心包括首先源端對異步信號進行成幀處理；接著將成幀處理後的異步信號進行主備雙發並交叉調度處理；然後宿端將接收到的源端發來的經過交叉調度處理後的主備異步信號進行定幀對齊；最後按照主備異步信號定幀對齊後的幀相位，以主備異步信號組為單位進行主備選收無損切換。該方法能夠支持人工倒換的主備選收切換；通過該方法對異步信號進行主備選收無損切換時，不需要對異步信號進行異步映射及異步解映射的過程，從而能夠解決異步信號的時鐘性能受到影響的問題，而且能夠降低設備運行成本。
文檔編號H04Q11/00GK1808925SQ20051000178
公開日2006年7月26日 申請日期2005年1月21日 優先權日2005年1月21日
發明者肖新 申請人:華為技術有限公司